函数式编程的兴衰与当前之崛起

本文作者： Eric Elliott
编译：胡子大哈

翻译原文：http://huziketang.com/blog/posts/detail?postId=58e3062ba58c240ae35bb8de
英文连接：The Rise and Fall and Rise of Functional Programming (Composing Software)

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本文是“组合式软件”系列的一篇文章，从头开始学习函数式编程和使用 JavaScript ES6+ 进行软件编程。请继续关注，后面还有很多相关内容。

在我 6 岁的时候，我每天花很多时间和我最好的朋友一起打游戏，他们家里有很多电脑。对我来讲它有种魔幻版不可抗拒的力量。有一天我突然问我朋友：“我们怎样才能自己做一个游戏呢？”

他也不知道，所以我们一起去问他的爸爸，叔叔从很高的架子上拿下来一本书：Basic。我也由此开始了我的编程之旅。后来大学都有代数这门课程，而我对它已经很熟悉了，因为编程里面代数是基础，到处都是代数。

组合式软件的兴起

在计算机科学刚刚起步的时候，很多计算机科学的理论都还没有落地。那时候有两个伟大的计算机科学家：阿隆佐·丘奇和阿兰·图灵。他们创造了两个不同的，但是具有同等效力的通用计算模型。两个模型都可以计算任何可以计算的东西（着重强调，“通用”）。

阿隆佐·丘奇发明了 λ 演算， λ 演算是基于函数应用的通用计算模型。阿兰·图灵则因图灵机而广为人知。图灵机定义了一个理论上的设备，它可以控制条带上的符号。他们合作证明了 λ 演算和图灵机是功能等价的。

λ 演算全部都是关于函数组合。函数组合在软件开发中是非常富有表现力和说服力的。本文中，我们会讨论函数组合在软件设计中的重要性。

这里有三点关于 λ 演算的特殊说明：

1. 函数通常是匿名的。在 JavaScript 中，const sum = (x, y) => x + y 的右边是匿名函数，即 (x, y) => x + y。

2. λ 演算中的函数只接受单一输入，它是一元的。如果你需要传递多参数，函数会接受第一个输入并且返回一个新的函数来接受第二个参数，以此类推。一个 n 元函数 (x, y) => x + y 可以表达为一个一元函数：x => y => x + y。这种 n 元函数到一元函数的转化叫做柯里化。

3. 函数是一级的。意思是说一个函数可以作为另一个函数的输入，并且一个函数可以返回另一个函数。

这些特征一起构成了简单且容易理解的规则，在组合式软件中使用函数作为主要编码单元。在 JavaScript 中，匿名函数和柯里化函数都是可选特征，也就是说 JavaScript 支持 λ 演算的主要特征但是并不强制使用。

经典的函数组合是把一个函数的输出作为另一个函数的输入，例如下面的组合：

    f·g

可以写成：

    compose2 = f => g => x => f(g(x))

下面是如何使用它：

    double = n => n * 2
    inc = n => n + 1
    compose2(double)(inc)(3)

compose2() 函数接受 double 函数作为第一个参数，inc 函数作为第二个参数，最后应用参数 3 到这两个函数组合上。再看一下 compose2() 的声明，f 是 double()，g 是 inc()，x 是 3。函数调用 compose2(double)(inc)(3)，实际上是三个不同的函数调用：

1. 首先传递 double 返回一个新函数 1；

2. 新函数 1 以 inc 为参数并且返回一个新函数 2；

3. 新函数 2 以 3 为参数并且计算 f(g(x))，即 double(inc(3))；

4. x=3 传递给 inc()；

5. inc(3) 计算结果是 4;

6. double(4) 计算结果是 8；

7. 最终返回结果是 8。

组合式软件的过程可以用函数组合图来表达，看下面代码：

    append = s1 => s2 => s1 + s2
    append('Hello, ')('world!')

可以用图来模拟表示：

λ 演算对软件设计的影响是深远的，直到大约 1980 年，计算机科学界很多有影响力的品牌，都是采用函数组合的方式来开发自己的软件。Lisp 是 1958 年发明的，它深受 λ 演算的影响。直到今天，Lisp 是依旧广为使用的第二大历史悠久的语言。

我是通过 AutoLISP 知道的 Lisp，AutoLISP 是在最流行的电脑辅助设计（CAD）软件——AutoCAD，中使用的脚本语言。AutoCAD 太流行了，使得其他所有的 CAD 应用几乎都支持 AutoLISP 以保持其兼容性。Lisp 依然能够在计算机科学课程中广为使用有三个主要原因：

1. Lisp 非常简单，基本上可以在一天之内学习完它的基本语法和语义；

2. Lisp 基本上全部是函数组合，函数组合来做应用架构的方式非常优雅；

3. 我所知道的最好的计算机科学课本使用Lisp：计算机程序的结构和解释

组合式软件的没落

在 1970 到 1980 年期间，软件开发的方式开始发生变化，简单的组合式开发不再受宠。出现了面向对象编程，它基于组件封装和信息传递的思想，在当时是非常先进的。代码通过继承来实现复用，继承关系是一种叫做 is-a 的关系。

函数式编程逐渐被边缘化，被抛弃到学术界和非主流的场外。在 1990 — 2010 年期间对三种人形成了甜蜜的困扰，一种是编程极客，一种是大学教授，一种是逃离了 Java 思想强制灌输的幸运的学生。而对于我们来讲，这 30 年的软件开发有一点噩梦般的感觉，黑暗的年代。

组合式编程的重新崛起

2010 年左右，有个巨大的变化：JavaScript 爆发了。在 2006 年以前，JavaScript 一直被认为是一种玩具式的编程语言，可以在浏览器中做一些很可爱的动画，但是在这背后隐藏着潜力巨大的特点，即 λ 演算的重要特征。人们开始逐渐在私下里谈论“函数式编程”。

到 2015 年，用函数组合来开发软件重新开始流行起来。为了简化使用，JavaScript 规范也做了 10 年以来的首次重大升级，增加了箭头函数。箭头函数使创建和使用函数、柯里化和 λ 演算变得很容易。

箭头函数对于 JavaScript 函数式编程的爆发起到了推动剂的作用。现在很少看到那种不用函数式编程的大型应用了。

组合的方式可以简洁清晰地描述软件的行为，把一些小的、确定性的函数组合成大的组件，进而形成软件，这样的软件很容易组织、理解、调试、扩展、测试和维护。

在读接下来文章的时候，希望你能通过例子自己动手做实验。回想一下当自己还是的孩子的时候，把一些东西拆开，自己再学着组装、拼接。重新找回童年探索事物的感觉，希望你能享受这个过程。

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